JPS60173908A - Nonlinear distortion compensating circuit - Google Patents
Nonlinear distortion compensating circuitInfo
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- JPS60173908A JPS60173908A JP59028483A JP2848384A JPS60173908A JP S60173908 A JPS60173908 A JP S60173908A JP 59028483 A JP59028483 A JP 59028483A JP 2848384 A JP2848384 A JP 2848384A JP S60173908 A JPS60173908 A JP S60173908A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、電力増幅器特にマイクロ波帯等の高周波電力
増幅器の非線形歪を補償する為の補償信号を出力する非
線形歪補償回路に関するものである′。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to a nonlinear distortion compensation circuit that outputs a compensation signal for compensating for nonlinear distortion of a power amplifier, particularly a high frequency power amplifier such as a microwave band power amplifier.
従来技術と問題点
マイクロ波帯等の高周波電力増幅器の前段に、その非線
形歪特性と逆特性の歪補償回路を接続して、高周波電力
増幅器の出力電力の大きい非線形動作領域に於いても、
その非線形歪を補償した電力増幅を行わせ、高周波電力
増幅器の出力容量を充分に利用した経済的な構成とする
ことが知られている。Prior Art and Problems By connecting a distortion compensation circuit with a characteristic opposite to the nonlinear distortion characteristic to the front stage of a high frequency power amplifier such as a microwave band, even in a nonlinear operation region where the output power of the high frequency power amplifier is large,
It is known to carry out power amplification that compensates for the nonlinear distortion, thereby creating an economical configuration that fully utilizes the output capacity of the high-frequency power amplifier.
例えば、第1図に示すように、分配器2と線形増幅器3
と非線形増幅器4と合成器5とにより、非線形歪補償回
路を構成し、入力端子1に加えられた入力信号は、分配
器2により分配されて線形増幅器3と非線形増幅器4と
に加えられ、線形増幅器3による歪のない出力信号と、
非線形増幅器4による歪が含まれた出力信号とが合成器
5により合成されて端子6から高周波帯の電力増幅器7
に加えられ、増幅出力信号は出力端子8から出力される
。この高周波帯の電力増幅器7の非線形歪特性を打ち消
すような合成器5からの合成出力信号が得られるように
、線形増幅器3及び非線形増幅器4の出力レベル及び位
相を設定するものである。For example, as shown in FIG.
A nonlinear distortion compensation circuit is configured by the nonlinear amplifier 4 and the combiner 5, and the input signal applied to the input terminal 1 is distributed by the distributor 2 and applied to the linear amplifier 3 and the nonlinear amplifier 4. an undistorted output signal from amplifier 3;
The output signal containing distortion from the nonlinear amplifier 4 is combined by a combiner 5 and sent from a terminal 6 to a high frequency band power amplifier 7.
The amplified output signal is output from the output terminal 8. The output level and phase of the linear amplifier 3 and the nonlinear amplifier 4 are set so as to obtain a composite output signal from the synthesizer 5 that cancels out the nonlinear distortion characteristics of the power amplifier 7 in the high frequency band.
線形増幅器3の出力信号が第2図のA、非線形増幅器4
の出力信号がBであったとすると、合成器5による合成
出力信号心よ、Cとなる。この合成出力信号Cが被補償
電力増幅器の非線形歪を補償する為の逆特性の非線形歪
を含む補償信号となるように調整されるものである。こ
のような状態に於いて、入力信号レベルが大きくなると
、非線形増幅器4はその歪特性によりゲインが低下し出
力信号位相も変化することになる。その為、線形増幅器
3の出力信号を前述の場合と同様にAとすると、非線形
増幅器4の出力信号は例えばB、に示ず大きさ及び位相
となる。それによって、合成出力信号はC1に示すもの
となる。この合成出力信号C1により非補償電力増幅器
の非線形歪特性を補償できるものであれば、入力信号レ
ベルの変化に対しても、電力増幅器め非線形歪を補償す
ることができることになる。The output signal of the linear amplifier 3 is A in FIG. 2, and the output signal of the nonlinear amplifier 4 is
If the output signal of is B, then the combined output signal from the combiner 5 will be C. This composite output signal C is adjusted so as to become a compensation signal containing nonlinear distortion with an inverse characteristic for compensating for the nonlinear distortion of the compensated power amplifier. In such a state, when the input signal level increases, the gain of the nonlinear amplifier 4 decreases due to its distortion characteristics, and the output signal phase also changes. Therefore, if the output signal of the linear amplifier 3 is A as in the case described above, the output signal of the nonlinear amplifier 4 will have a magnitude and phase not shown, for example, as B. Thereby, the combined output signal becomes the one shown in C1. If the combined output signal C1 can compensate for the nonlinear distortion characteristics of the uncompensated power amplifier, it will be possible to compensate for the nonlinear distortion of the power amplifier even with changes in the input signal level.
しかし、電力増幅器7の非線形歪特性は複雑な特性の場
合が多く、特にマイクロ波帯の電力増幅器は、GaAs
FET (電界効果トランジスタ)等のマイクロ波帯用
増幅素子を用いて、多段並列構成として大電力増幅器を
構成することが一般的であり、このような電力増幅器に
於いては、複雑な3次曲線的な歪特性となるので、広範
囲の歪補償を行うことは困難であった。又多値直交振幅
変調信号を伝送する場合等に於いては、電力増幅器の非
線形歪特性により伝送帯域の広がりが生して妨害を与え
る場合があり、このような伝送帯域の広がりを防止する
ことが要望されている。However, the nonlinear distortion characteristics of the power amplifier 7 are often complex, and in particular, power amplifiers in the microwave band are made of GaAs.
It is common to configure a high power amplifier as a multi-stage parallel configuration using microwave band amplification elements such as FETs (field effect transistors). Therefore, it has been difficult to compensate for distortion over a wide range. In addition, when transmitting multilevel orthogonal amplitude modulation signals, the nonlinear distortion characteristics of the power amplifier may cause the transmission band to widen, causing interference, and it is necessary to prevent such transmission band broadening. is requested.
発明の目的
本発明は、被補償電力増幅器の非線形歪を広範囲にわた
って補償することができる非線形歪補償回路を提供する
ことを目的とするものである。OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a nonlinear distortion compensation circuit that can compensate for nonlinear distortion of a compensated power amplifier over a wide range.
発明の構成
本発明は、線形増幅器と非線形増幅器との出力信号の合
成出力信号又は被補償電力増幅器の出力信号を検出して
前記線形増幅器と非線形増幅器との何れか一方又は両方
の飽和レベルを制御する制御回路を設けたものであり、
入力信号レベルに対応して補償量を制御できるので、広
範囲の非線形歪を補償することができる。以下実施例に
ついて詳細に説明する。Structure of the Invention The present invention detects a composite output signal of output signals of a linear amplifier and a nonlinear amplifier or an output signal of a compensated power amplifier to control the saturation level of one or both of the linear amplifier and the nonlinear amplifier. It is equipped with a control circuit that
Since the amount of compensation can be controlled in accordance with the input signal level, it is possible to compensate for a wide range of nonlinear distortions. Examples will be described in detail below.
発明の実施例
第3図は、本発明の一実施例のブロック図であり、線形
増幅器及び非線形増幅器として、デュアルゲ−1・電界
効果トランジスタ13.14を用いた場合についてのも
のである。入力端子11に加えられた入力信号は、分配
器12により分配されて電界効果トランジスタ13.1
4の第1ゲートに加えられる。この電界効果トランジス
タ13゜14の第2ゲートには制御回路19からの制御
信号が加えられる。又ソースは接地され、電界効果トラ
ンジスタ13のドレインに移相器15が接続され、電界
効果トランジスタ14のドレインに減衰器16が接続さ
れ、移相器15と減衰器16とを介した信号は合成器1
7に加えられて合成される。Embodiment of the Invention FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the invention, in which dual gate 1 field effect transistors 13 and 14 are used as the linear amplifier and the nonlinear amplifier. The input signal applied to the input terminal 11 is distributed by the distributor 12 to the field effect transistor 13.1.
4 is added to the first gate. A control signal from a control circuit 19 is applied to the second gate of the field effect transistors 13 and 14. Further, the source is grounded, a phase shifter 15 is connected to the drain of the field effect transistor 13, an attenuator 16 is connected to the drain of the field effect transistor 14, and the signals passed through the phase shifter 15 and attenuator 16 are combined. Vessel 1
7 and synthesized.
電界効果トランジスタ13を線形増幅器、電界効果トラ
ンジスタ14を非線形増幅器とする場合、第2ケートに
加える制御信号を予め設定して、電界効果トランジスタ
14の方が早く飽和状態となるようにするか、又はこの
制御信号と組合せて、分配器12の分配比を設定し、電
界効果トランジズタ14側への分配を多くするように構
成することもできる。この場合は、合成器17に於ける
合成比も分配器12の分配比に対応して設定するもので
ある。このように、電界効果トランジスタ13.14の
動作状態を設定し、移相器15により相対的な位相及び
減衰器16により相対的なレベルを調整することによっ
て、合成器17により合成された合成出力信号は、電ツ
ノ増幅器21の非線形歪と逆特性の歪成分を含むものと
なる。移相器15及び減衰器16は、歪のない入力信号
と歪を含む入力信号とを合成して補償信号を形成する場
合に於ける位相及びレベルを調整するものであるから、
電界効果トランジスタ13.14の両方に接続すること
も可能である。When the field effect transistor 13 is a linear amplifier and the field effect transistor 14 is a nonlinear amplifier, the control signal applied to the second gate is set in advance so that the field effect transistor 14 reaches the saturation state earlier, or In combination with this control signal, the distribution ratio of the distributor 12 can be set to increase the distribution to the field effect transistor 14 side. In this case, the combination ratio in the combiner 17 is also set corresponding to the distribution ratio in the distributor 12. In this way, by setting the operating states of the field effect transistors 13, 14 and adjusting the relative phase by the phase shifter 15 and the relative level by the attenuator 16, the combined output by the combiner 17 is obtained. The signal includes a distortion component having a characteristic opposite to that of the nonlinear distortion of the power amplifier 21. The phase shifter 15 and attenuator 16 adjust the phase and level when a compensation signal is formed by combining an undistorted input signal and a distorted input signal.
It is also possible to connect both field effect transistors 13,14.
この合成出力信号は、分配器18及び可変減衰器20を
介して電力増幅器21に加えられ、電力増幅器21の増
幅出力信号は分配器22を介して出力端子24に出力さ
れる。この分配器22で分配された増幅出力信号は、レ
ベル制御回路23に加えられ、増幅出力信号レベル示一
定となるように、可変減衰器20の減衰量が制御される
。なおこのような増幅出力信号レベルを一定化する手段
は省略することも可能である。This combined output signal is applied to a power amplifier 21 via a divider 18 and a variable attenuator 20, and the amplified output signal of the power amplifier 21 is outputted to an output terminal 24 via a divider 22. The amplified output signal distributed by the distributor 22 is applied to a level control circuit 23, and the amount of attenuation of the variable attenuator 20 is controlled so that the level of the amplified output signal is constant. Note that such means for making the amplified output signal level constant may be omitted.
又分配器18で分配された合成出力信号の一部は、制御
回路19に加えられ、合成出力信号レベルを検出して、
非線形増幅器を構成する電界効果トランジスタ14の飽
和レベルを制御することにより、歪発生量を変化させ、
又線形増幅器を構成する電界効果トランジスタ13は飽
和領域でない線形動作領域で動作するもので、そのゲイ
ン制御により、合成器17で合成された補償信号を入力
信号レベルに対応して変化させることができる。Also, a part of the composite output signal distributed by the distributor 18 is applied to a control circuit 19, which detects the composite output signal level, and
By controlling the saturation level of the field effect transistor 14 constituting the nonlinear amplifier, the amount of distortion generated is changed,
Furthermore, the field effect transistor 13 that constitutes the linear amplifier operates in a linear operation region that is not a saturation region, and by controlling its gain, the compensation signal synthesized by the synthesizer 17 can be changed in accordance with the input signal level. .
即ち、入力信号レベルの変化に対応して被補償電力増幅
器である電力増幅器21の非線形歪特性が変化しても、
その変化に対応した補償信号を出力することができるこ
とになる。That is, even if the nonlinear distortion characteristics of the power amplifier 21, which is a compensated power amplifier, change in response to changes in the input signal level,
A compensation signal corresponding to the change can be output.
第4図は、16値CAM (直交振幅変調)信号等の多
値直交振幅変調信号の周波数スペクトラムの説明図であ
り、中心周波数f。で歪が小さい場合の周波数スペクト
ラムが実線で示す場合、電力増幅器の非線形歪の増加に
従って点線及び鎖線で示すように周波数スペクトラムの
広がりが生じるものである。従って、スペクトラムの広
がりが生じる周波数、例えば、f、、f2の成分を検出
し、この周波数成分、力く小さくなるような補償信号を
形成することにより、電力増幅器の非線形歪を補償する
ことができる。FIG. 4 is an explanatory diagram of a frequency spectrum of a multi-value quadrature amplitude modulation signal such as a 16-value CAM (quadrature amplitude modulation) signal, and the center frequency f. When the frequency spectrum when the distortion is small is shown by the solid line, the frequency spectrum broadens as shown by the dotted and chain lines as the nonlinear distortion of the power amplifier increases. Therefore, it is possible to compensate for the nonlinear distortion of the power amplifier by detecting the frequency at which the spectrum spreads, for example, f, f2 components, and forming a compensation signal that strongly reduces this frequency component. .
第5図は、前述の周波数成分を検出して非線形歪を補償
する本発明の実施例のブロック図であり、電力増幅器2
1は簡単化の為、増幅出力信号レベルを一定化する構成
は省略している。31はバンドパスフィルタ、32は分
配器、33はバンドパスフィルタであり、バンドパスフ
ィルタ31の代わりに、バンドパスフィルタ33を接続
することも可能であるので、分配器32とバンドパスフ
ィルタ33とを点線で示している。バンドパスフィルタ
31.33は、第4図の周波数f、’、f2の何れか一
方又は両方を抽出できる特性とするものであり、抽出し
た信号成分を制御回路19に加える。FIG. 5 is a block diagram of an embodiment of the present invention that detects the aforementioned frequency components and compensates for nonlinear distortion, and shows the power amplifier 2.
1, for the sake of simplicity, the configuration for making the amplified output signal level constant is omitted. 31 is a band-pass filter, 32 is a distributor, and 33 is a band-pass filter. Since it is also possible to connect the band-pass filter 33 instead of the band-pass filter 31, the distributor 32 and the band-pass filter 33 can be connected. is shown by the dotted line. The bandpass filters 31 and 33 have a characteristic that they can extract one or both of the frequencies f, ', and f2 shown in FIG. 4, and apply the extracted signal components to the control circuit 19.
制御回路19は、バンドパスフィルタ31により抽出さ
れた周波数r 、 、f、、、の何れか一方又は両方に
ついて、入力信号レベルが大きくなった場合に、電力増
幅器21の非線形歪が大きくなり、周波数スペクトラム
の広がりが大きくなるので、その逆特性の歪成分を含む
ように、電界効果トランジスタ13.14の第2ゲート
を制御するものである。The control circuit 19 detects that when the input signal level increases for one or both of the frequencies r, f, . . . extracted by the bandpass filter 31, the nonlinear distortion of the power amplifier 21 increases, Since the spread of the spectrum becomes large, the second gates of the field effect transistors 13 and 14 are controlled so as to include distortion components having the opposite characteristics.
又点線で示すように、分配器32で増幅出力信号の一部
を分配し、バンドパスフィルタ33で周波数r、、f2
の何れか一方又は両方を抽出して制御回路19に加える
構成とした場合は、増幅出力信号に含まれる周波数ft
、fzの何れか一方又は両方の成分が小さくなるように
、電界効果トランジスタ13.14の第2ゲートを制御
するものである。それにより、電力増幅器21からは非
線形歪を含まない増幅出力信号が得られることになる。In addition, as shown by the dotted line, a part of the amplified output signal is distributed by the distributor 32, and a part of the amplified output signal is distributed by the bandpass filter 33 at frequencies r, , f2.
If one or both of them are extracted and added to the control circuit 19, the frequency ft included in the amplified output signal
, fz, or both of the components are controlled to be small. Thereby, an amplified output signal containing no nonlinear distortion is obtained from the power amplifier 21.
第6図は、本発明の更に他の実施例のプロ・ツク図であ
り、41は入力端子、42は分配器、43.44は単一
ゲート電界効果トランジスタ、45は移相器、46は減
衰器、47は合成器、48は分配器、49は制御回路、
50は制御回路49により制御される可変減衰器、51
は出力端子である。電界効果トランジスタ43を線形増
幅器、電界効果トランジスタ44を非線形増幅器として
動作させるように、分配器42の分配比が設定され、こ
の分配比に対応して合成器47の合成比も設定される。FIG. 6 is a block diagram of still another embodiment of the present invention, in which 41 is an input terminal, 42 is a divider, 43, 44 is a single gate field effect transistor, 45 is a phase shifter, and 46 is a block diagram of another embodiment of the present invention. an attenuator, 47 a combiner, 48 a distributor, 49 a control circuit,
50 is a variable attenuator controlled by the control circuit 49; 51
is the output terminal. The distribution ratio of the divider 42 is set so that the field effect transistor 43 operates as a linear amplifier and the field effect transistor 44 operates as a nonlinear amplifier, and the combination ratio of the combiner 47 is also set corresponding to this distribution ratio.
可変減衰器50は、例えば、pinダイオード減衰器と
することができるものであり、合成器47からの合成出
力信号レベルに対応して可変減衰器50を制御し、合成
出力信号に含まれる歪成分の位相、レベル等を、出力端
子51に接続される被補償電力増幅器の非線形歪特性に
対応して変化させるものである。それにより、入力信号
レベルが大きく変化しても、それに対応して電力増幅器
の非線形歪を補償することが可能となるものである。The variable attenuator 50 can be, for example, a pin diode attenuator, and controls the variable attenuator 50 in response to the combined output signal level from the combiner 47 to reduce distortion components included in the combined output signal. The phase, level, etc. of the output terminal 51 are changed in accordance with the nonlinear distortion characteristics of the compensated power amplifier connected to the output terminal 51. Thereby, even if the input signal level changes significantly, it is possible to compensate for the nonlinear distortion of the power amplifier accordingly.
又可変減衰器50は電界効果トランジスタ44のゲート
に接続して、合成出力信号が電力増幅器の非線形歪を補
償するように制御することも可能である。The variable attenuator 50 can also be connected to the gate of the field effect transistor 44 and controlled so that the composite output signal compensates for the nonlinear distortion of the power amplifier.
発明の詳細
な説明したように、本発明は、電界効果トランジスタ1
3.43等からなる線形増幅器と、電界効果トランジス
タ14.44等からなる非線形増幅器との出力信号の合
成出力信号又は被補償電力増幅器の出力信号を検出して
前記線形増幅器と非線形増幅器との何れか一方又は両方
の飽和レベルを制御する制御回路19.49を設けたも
のであり、線形増幅器と非線形増幅器とを同種類のトラ
ンジスタで構成することが可能であるから、温度変化が
生じても、被補償電力増幅器に入力してその非線形歪特
性を補償する合成出力信号の変化を抑制することができ
、安定な非線形歪補償を行わせることが可能となる。又
入力信号レベルの変化に対応して、合成出力信号又は増
幅出力信号のレベル或いはスペクトラムが変化するので
、それを検出して、被補償電力増幅器の非線形歪特性を
補償することができるので、入力信号レベルの広い範囲
にわたって補償することができる利点がある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As described above, the present invention provides a field effect transistor 1
Detecting the composite output signal of the output signal of the linear amplifier consisting of 3.43 etc. and the non-linear amplifier consisting of field effect transistor 14.44 etc. or the output signal of the compensated power amplifier and detecting which of the linear amplifier and the non-linear amplifier A control circuit 19.49 is provided to control the saturation level of one or both of them, and since the linear amplifier and the nonlinear amplifier can be configured with the same type of transistor, even if a temperature change occurs, Changes in the composite output signal that is input to the compensated power amplifier to compensate for its nonlinear distortion characteristics can be suppressed, and stable nonlinear distortion compensation can be performed. In addition, since the level or spectrum of the synthesized output signal or amplified output signal changes in response to changes in the input signal level, it is possible to detect this and compensate for the nonlinear distortion characteristics of the power amplifier to be compensated. It has the advantage of being able to compensate over a wide range of signal levels.
第1図は従来の非線形歪補償回路のブロック図、第2図
は補償信号のベクトル説明図、第3図は本発明の一実施
例のブロック図、第4図は周波数スペクトラムの説明図
、第5図及び第6図は本発明のそれぞれ異なる実施例の
ブロック図である。
11.41は入力端子、12.42は入力信号を分配す
る分配器、13.14はデュアルゲート電界効果トラン
ジスタ、15は移相器、16は減衰器、17.47は合
成器、18.48は合成出力信号を分配する分配器、1
9.49は制御回路、20.50は可変減衰器、21は
電力増幅器、22は分配器、23はレベル制御回路、2
4は出力端子、31,33はバンドパスフィルタ、32
は分配器、43.44は電界効果トランジスタである。
特許出願人 富士通株式会社
代理人弁理士 相 谷 昭 司
代理人弁理士 渡 邊 弘 −
第1図FIG. 1 is a block diagram of a conventional nonlinear distortion compensation circuit, FIG. 2 is a vector explanatory diagram of a compensation signal, FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram of a frequency spectrum. 5 and 6 are block diagrams of different embodiments of the present invention. 11.41 is an input terminal, 12.42 is a divider that distributes the input signal, 13.14 is a dual gate field effect transistor, 15 is a phase shifter, 16 is an attenuator, 17.47 is a combiner, 18.48 is a distributor that distributes the composite output signal, 1
9.49 is a control circuit, 20.50 is a variable attenuator, 21 is a power amplifier, 22 is a distributor, 23 is a level control circuit, 2
4 is an output terminal, 31 and 33 are band pass filters, 32
is a distributor, and 43.44 is a field effect transistor. Patent Applicant Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Shoji Aitani Representative Patent Attorney Hiroshi Watanabe - Figure 1
Claims (1)
し、該線形増幅器と非線形増幅器との出力信号を合成し
て出力し、被補償電力増幅器の歪特性を補償する非線形
歪補償回路に於いて、前記線形増幅器と非線形増幅器と
の出力信号の合成出力信号又は前記被補償電力増幅器の
出力信号を検出して前記線形増幅器と非線形増幅器との
何れか一方又は両方の飽和レベルを制御する制御回路を
設けたことを特徴とする非線形歪補償回路。In a nonlinear distortion compensation circuit that distributes an input signal and inputs it to a linear amplifier and a nonlinear amplifier, and combines and outputs the output signals of the linear amplifier and the nonlinear amplifier to compensate for the distortion characteristics of a compensated power amplifier. , a control circuit that detects a composite output signal of the output signals of the linear amplifier and the nonlinear amplifier or an output signal of the compensated power amplifier to control the saturation level of either or both of the linear amplifier and the nonlinear amplifier. A nonlinear distortion compensation circuit characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59028483A JPS60173908A (en) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | Nonlinear distortion compensating circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59028483A JPS60173908A (en) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | Nonlinear distortion compensating circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60173908A true JPS60173908A (en) | 1985-09-07 |
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ID=12249904
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JP59028483A Pending JPS60173908A (en) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | Nonlinear distortion compensating circuit |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JPS60173908A (en) |
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